Какие количества водорода, азота и кислорода нужно использовать, чтобы получить 150,8 кг азотной кислоты, если выход

Для решения данной задачи нам необходимо определить количество вещества каждого из элементов, которое нужно использовать для получения 150,8 кг азотной кислоты.

Сначала найдем молекулярные массы веществ, с которыми мы будем работать:

Молярная масса азотной кислоты (HNO3) составляет:
\( M_{HNO3} = (1 \cdot M_H) + (1 \cdot M_N) + (3 \cdot M_O) \)
\( M_{HNO3} = 1 \cdot 1 + 1 \cdot 14 + 3 \cdot 16 \)
\( M_{HNO3} = 63 \) г/моль

Молярная масса аммиака (NH3) составляет:
\( M_{NH3} = (1 \cdot M_N) + (3 \cdot M_H) \)
\( M_{NH3} = 1 \cdot 14 + 3 \cdot 1 \)
\( M_{NH3} = 17 \) г/моль

Молярная масса оксида азота (2) (NO2) составляет:
\( M_{NO2} = (1 \cdot M_N) + (2 \cdot M_O) \)
\( M_{NO2} = 1 \cdot 14 + 2 \cdot 16 \)
\( M_{NO2} = 46 \) г/моль

Молярная масса оксида азота (4) (N2O4) составляет:
\( M_{N2O4} = (2 \cdot M_N) + (4 \cdot M_O) \)
\( M_{N2O4} = 2 \cdot 14 + 4 \cdot 16 \)
\( M_{N2O4} = 92 \) г/моль

Теперь, зная молярные массы и выходы продуктов в реакциях, мы можем рассчитать количество вещества, необходимое для получения 150,8 кг азотной кислоты.

1) Реакция синтеза аммиака:
Выход продукта составляет 70%. Это означает, что мы получим 70 граммов аммиака (NH3) при каждом 100 граммах азотной кислоты (HNO3).

Молярная масса аммиака (NH3) составляет 17 г/моль, тогда:
\( \frac{70 \ г}{100 \ г} \cdot \frac{150,8 \ кг}{63 \ г/моль} \cdot \frac{1000 \ г}{1 \ кг} \)
\( = \frac{70 \cdot 1508 \cdot 1000}{63} \) грамм/моль

Мы получили количество вещества аммиака (NH3) в граммах на моль.

2) Реакция каталитического окисления аммиака до оксида азота(2):
Выход продукта составляет 90%. Это означает, что мы получим 90 граммов оксида азота (2) (NO2) при каждом 100 граммах аммиака (NH3).

Молярная масса оксида азота (2) (NO2) составляет 46 г/моль, тогда:
\( \frac{90 \ г}{100 \ г} \cdot \frac{\frac{70 \cdot 1508 \cdot 1000}{63} \ г}{17 \ г/моль} \cdot \frac{1000 \ г}{1 \ кг} \)
\( = \frac{90 \cdot \frac{70 \cdot 1508 \cdot 1000}{63}}{17} \) грамм/моль

Мы получили количество вещества оксида азота (2) (NO2) в граммах на моль.

3) Реакция окисления оксида азота (2) до оксида азота (4):
Выход продукта составляет 100%. Это означает, что мы получим 100 граммов оксида азота (4) (N2O4) при каждом 100 граммах оксида азота (2) (NO2).

Молярная масса оксида азота (4) (N2O4) составляет 92 г/моль, тогда:
\( \frac{100 \ г}{100 \ г} \cdot \frac{\frac{90 \cdot \frac{70 \cdot 1508 \cdot 1000}{63}}{17} \ г}{46 \ г/моль} \cdot \frac{1000 \ г}{1 \ кг} \)
\( = \frac{100 \cdot \frac{90 \cdot \frac{70 \cdot 1508 \cdot 1000}{63}}{17}}{46} \) грамм/моль

Мы получили количество вещества оксида азота (4) (N2O4) в граммах на моль.

4) Реакция оксида азота (4) с водой и кислородом:
Выход продукта составляет 100%. Это означает, что мы получим 100 граммов азотной кислоты (HNO3) при каждом 100 граммах оксида азота (4) (N2O4).

Молярная масса азотной кислоты (HNO3) составляет 63 г/моль, тогда:
\( \frac{100 \ г}{100 \ г} \cdot \frac{\frac{100 \cdot \frac{90 \cdot \frac{70 \cdot 1508 \cdot 1000}{63}}{17}}{46} \ г}{92 \ г/моль} \cdot \frac{1000 \ г}{1 \ кг} \)
\( = \frac{100 \cdot \frac{100 \cdot \frac{90 \cdot \frac{70 \cdot 1508 \cdot 1000}{63}}{17}}{46}}{92} \) грамм/моль

Мы получили количество вещества азотной кислоты (HNO3) в граммах на моль.

Таким образом, чтобы получить 150,8 кг азотной кислоты (HNO3) при данных выходах продуктов, нам понадобятся следующие количества веществ:

Водород (Н2):
\( \frac{100 \cdot \frac{100 \cdot \frac{90 \cdot \frac{70 \cdot 1508 \cdot 1000}{63}}{17}}{46} \ г}{2 \ г/моль} \)

Азот (N2):
\( \frac{100 \cdot \frac{100 \cdot \frac{90 \cdot \frac{70 \cdot 1508 \cdot 1000}{63}}{17}}{46} \ г}{2 \ г/моль} \)

Кислород (O2):
\( \frac{100 \cdot \frac{100 \cdot \frac{90 \cdot \frac{70 \cdot 1508 \cdot 1000}{63}}{17}}{46} \ г}{3 \ г/моль} \)